[发明专利]一种长周期地电信号采集系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种长周期地电信号采集系统及测量方法，不极化电极传感器，通过屏蔽电缆将地电差分信号输入；阻抗匹配与抗射频干扰电路，接受所述不极化电极传感器输入的信号，差分信号转单端信号电路，将地电差分信号转换成单端信号；巴特沃斯低通滤波电路，将单端信号进行低通滤波处理；2.5V基准电压源，与单端信号构成伪差分对信号；A/D驱动电路，接收伪差分对信号并输出至A/D转换电路转换成二进制数字信号；微控制器将二进制数字信号转换为带符号浮点型数字信号并通过串口通信隔离电路输出至上位机。本发明解决了由于不同地质条件下，采集电路和不极化电极参考电压不同而造成的地电信号漂移导致采集通道饱和的问题。

技术领域

本发明涉及一种地电信号采集系统及测量方法，具体涉及一种长周期地电信号采集系统及测量方法。

背景技术

随着我国深部探测计划的进行，同时为了了解岩石圈结构和大地构造情况，采集长周期地电信号对进一步完善大地电磁构造理论具有重要的意义。为完成此类项目需要完成能够采集长周期信号采集的装置，可靠的采集装置才能采集到可信的实验数据。长周期地电信号采集特点是，采集时间长，野外施工环境复杂，电磁干扰严重，噪声频谱丰富，因此需要长周期地电信号采集装置低噪声、低漂移、低功耗、抗干扰能力强。因此，本发明针对长周期地电信号的特点和施工特点设计了一种长周期地电信号采集系统及测量方法。

中国，屈栓柱在中国地质大学(北京)的硕士毕业论文《超长周期地电信号采集电路的设计与实现》中提出了24位A/D和具有数字滤波功能的长周期地电信号采集电路，实现了把人为和自然因素影响较大的0.1-10Hz的数据进行单独采集，提高信噪比和数据质量。但采集电路中没有考虑到在不同地质条件下，由于采集电路和不极化电极参考电压不同而造成的地电信号漂移导致采集通道饱和的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前长周期地电信号采集装置不稳定，对环境干扰敏感，电路设计针对性不强、采集通道易饱和等问题，而提供的一种长周期地电信号采集系统及测量方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种长周期地电信号采集系统，包括：

不极化电极传感器，通过屏蔽电缆将地电差分信号输入；

阻抗匹配与抗射频干扰电路，接受所述不极化电极传感器输入的信号，降低由于信号传输线路较长带来的射频干扰误差；

差分信号转单端信号电路，将经过所述阻抗匹配与抗射频干扰电路处理的地电差分信号转换成单端信号；

巴特沃斯低通滤波电路，将所述单端信号进行低通滤波处理；

2.5V基准电压电路，输出2.5V基准电压与所述经过低通滤波处理的单端信号构成伪差分对信号；

A/D驱动电路，接收伪差分对信号并输出至A/D转换电路转换成二进制数字信号；

微控制器，将二进制数字信号转换为带符号浮点型数字信号并通过串口通信隔离电路输出；

上位机，接收微控制器的输出信号，在所述上位机运行软件LabVIEW显示当前数据采集状态。

进一步地，所述2.5V基准电压电路统一为装置所在大地基准点、差分信号转单端信号电路、巴特沃斯低通滤波电路、A/D驱动电路和A/D转换电路提供2.5V基准电压。

进一步地，设定阻抗匹配与抗射频干扰电路的差分带宽和共模带宽，抗射频干扰滤波的-3dB差分带宽计算公式如式(1)所示，共模带宽计算公式如式(2)所示：

其中，BW_DIFF：差分带宽；BW_CM：共模带宽R：电阻R1和电阻R2之和，R1＝R2；C1：决定共模带宽的电容；C2：决定差模带宽的电容。